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VOCs检测热解析仪必不可少

2020-06-18 16:56:12 踏实热解析 29

挥发性有机物,常用VOCs表示,它是Volatile Organic Compounds三个词第一个字母的缩写,总挥发性有机物有时也用TVOC来表示。

按照世界卫生组织的定义,是沸点在50℃-250℃的化合物,室温下饱和蒸汽压超过133.32Pa,在常温下以蒸汽形式存在于空气中的一类有机物。


VOC的主要来源:在室外,主要来自燃料燃烧和交通运输产生的工业废气、汽车尾气、光化学污染等;而在室内则主要来自燃煤和天然气等燃烧产物、吸烟、采暖和烹调等的烟雾,建筑和装饰材料、家具、 家用电器、清洁剂和人体本身的排放等。
挥发性VOC的危害很明显,当居室中VOC浓度超过一定浓度时,在短时间内人们感到头痛、恶心、呕吐、四肢乏力;严重时会抽搐、昏迷、记忆力减退。VOC伤害人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统。

随着我国大气污染控制的不断深化,VOCs成为继颗粒物、二氧化硫、氮氧化物之后,我国大气污染控制中又一新的关注点。

国内外对VOCs定义

VOCs是一类有机化合物的组合,不同组织对其有不同的定义,主要分为两类,一类是学术意义上的定义,一类是环保意义上的定义。
化学意义上的定义主要有五种:1、挥发性有机物污染防治技术政策定义VOCs为熔点低于室温、沸点范围在50℃~260℃之间的有机化合物;
2、世界卫生组织将VOCs定义为沸点范围在50-260℃之间,室温下饱和蒸汽压超过133.32Pa,在常温下以蒸汽形式存在于空气中的一类有机物,按挥发性有机物化学结构可进一步分为8类:烷类、芳烃类、烯类、卤烃类、酯类、醇类、酮类和其他化合物;
3、ISO4618/1-1998中VOCs指原则上,在常温常压下,任何能自发挥发的有机液体和/或固体;
4、德国DIN55649-2000将VOCs定义为在常温常压下,任何能自发挥发的有机液体和/或固体,在通常压力条件下,沸点或初馏点低于或等于250℃的任何有机化合物;
5、我国北京地方标准DB11/447-2007中将VOCs定义在20℃条件下蒸汽压大于或等于0.01kPa,或者特定适用条件下具有相应挥发性的全部有机化合物的统称。
环保意义上的定义主要有两种:1、美国EPA对VOCs的定义为除CO、CO2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外,任何参加大气光化学反应的碳化合物;
2、美国ASTMD3960-98中VOCs指任何能参加大气光化学反应的有机化合物。我国大气污染防治相关政策和标准中,还没有大气中VOCs的明确定义,而VOCs的定义关系到检测方法制定、治理措施等问题。

VOC、VOCs和TVOC的区别

1、VOC,VOC物质是指易挥发的有机物质。VOC是挥发性有机化合物(volatile organic compoundS)的英文缩写。普通意义上的VOC就是指挥发性有机物;但是环保意义上的定义是指活泼的一类挥发性有机物,即会产生危害的那一类挥发性有机物。实际上,VOC可分为二类:

一类是普通意义上的VOC定义,只说明什么是挥发性有机物或者是在什么条件下是挥发性有机物;另一类是环保意义上的定义,也就是说,是活泼的那一类挥发性有机物,即会产生危害的那一类挥发性有机物。非常明显,从环保意义上说,挥发和参加大气光化学反应这两点是十分重要的。不挥发或不参加大气光化学反应就不构成危害。
2、VOCS,在我国,VOCs(volatileorganic compounds)挥发性有机物,是指常温下饱和蒸汽压大于70 Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物,或在20℃条件下蒸汽压大于或者等于10 Pa具有相应挥发性的全部有机化合物,从环境监测的角度来讲,指以氢火焰离子检测器检出的非甲烷总烃类检出物的总称,主要包括烷烃类、芳烃类、烯烃类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他有机化合物。这里重点要说明的是:VOC和VOCS其实是同一类物质,即挥发性有机化合物(Volatile Organic CompoundS)的英文缩写,由于挥发性有机化合物一般成分不止一种,因此VOCS更精准。
3、TVOC,室内空气品质的研究人员通常把他们采样分析的所有室内有机气态物质称为TVOC,它是Volatile Organic Compound三个词*个字母的缩写,各种被测量的VOC被总称为总挥发性有机物TVOC(TotalVolatile Organic CompoundS)。TVOC是三种影响室内空气品质污染中影响较为严重的一种。
世界卫生组织(WHO,1989)对总挥发性有机化合物(TVOC)的定义为,熔点低于室温而沸点在50~260℃之间的挥发性有机化合物的总称。在常温下可以蒸发的形式存在于空气中,它的毒性、刺激性、致癌性和特殊的气味性,会影响皮肤和黏膜,对人体产生急性损害。


国内外对VOCs检测标准

国内VOCs检测标准:

《HJ732-2014固定污染源废气挥发性有机物的采样气袋法》

《HJ733-2014泄漏和敞开液面排放的挥发性有机物检测技术导则》

《HJ734-2014固定污染源废气挥发性有机物的测定固相吸附-热脱附/气相色谱-质谱法》

《HJ644-2013环境空气挥发性有机物的测定吸附管采样-热脱附气相色谱-质谱法》以及

《GB21902-2008合成革与人造革工业污染物排放标准》附录C,均采用色谱法进行分析。


VOCs排放行业标准:

《DB31933-2015大气污染物综合排放标准(上海)》

《DB31859-2014汽车制造业(涂料)大气污染物排放标准(上海)》

《DB111201-2015印刷业挥发性有机物排放标准(北京)》

《DB12/524-2014工业企业挥发性有机物排放控制标准(天津)》

《DB44/814-2010家具制造行业挥发性有机化合物排放标准(广东)》

《DB44/815-2010印刷行业挥发性有机化合物排放标准(广东)》

《DB44/816-2010表面涂装(汽车制造业)挥发性有机化合物排放标准(广东)》《DB44/817-2010制鞋行业挥发性有机化合物排放标准(广东)》

《DB31/374-2006半导体行业污染物排放标准(上海)》。

《DB11/447-2007炼油与石油化学工业大气污染物排放标准(北京)》


美国EPA在上世纪八九十年代制定了一系列大气有毒有机物检测标准,其中涉及VOCs检测的共有6项,均是气相色谱法,但可配备不同的采样方法和检测方法。

VOCs常用的监测方法

大气VOCs监测方法主要包括离线技术和在线技术,这些技术通常包括采样、预浓缩、分离和检测几个过程。

空气中VOCs的采样方式可分为直接采样、有动力采样和被动式采样。样品预处理方法有溶剂解析法、固相微萃取法、低温预浓缩-热解析法等。分析VOCs的方法有气相色谱法、液相色谱法、气相色谱-质谱法以及发展的质子转移反应质谱法技术等。

离线技术与在线技术的对比:离线技术尽管定性与定量较为准确,分析测试灵敏度较高,但监测频次和监测结果的时效性明显不足,无法及时反映气体浓度变化情况,且在采样、样品储存、运输过程易导致样品损失和交叉污染,测试过程繁琐耗时,测试样品数量有限,测试成本较高。

VOCs监测方法及其优缺点

采样方法:
1、容器捕集法:将内壁经硅烷化处理的不锈钢罐内部抽成真空后,用减压或加压的方式采样。该法可以采集整个空气样品,避免吸附剂采样的穿透和分解,并可同时分析其中的多种组分。但该技术前期投入较大,目前在国内应用较少。该法对低浓度(ppb级)往往因缺少相应的稳定标准物质而无法准确定值,同时仪器的检测限也限制该方法的推广应用。
2、吸附法:用固体吸附剂捕获空气中VOCs。常见的固体吸附剂有:Tenax管、活性炭管、活性炭纤维管和混合吸附剂等。单一的吸附剂很难满足宽沸点范围的VOCs的收集。
3、固相微萃取法(SPME):固相微萃取装置由萃取头和手柄两部分组成。采样时利用手柄将萃取头推出,使其直接暴露于室内空气中进行采样,无需动力。SPME操作简单方便、无需有机溶剂,集采样、萃取、浓缩和进样于一体。

样品预处理方法:
1、溶剂解吸法:溶剂解吸具有成本低廉和操作简单等优点。但由于解吸液体积远大于样品体积,因此对样品的解吸将导致灵敏度降低;溶剂不纯或实验室污染等会引入较大误差。

2、热解吸法:在对吸附剂进行加热的同时通入载气,使被吸附的VOCs解吸进入色谱柱。热解吸优点是灵敏度较高,可避免溶剂对分析的干扰,但样品回收率较低。
  常用分析方法:1、气相色谱法(GC):对采集的样品在GC内利用物质在两相中分配系数的微小差异进行分离。根据基本数据包括与定性有关的保留时间、与定量有关的峰面积得到样品所含物质。

色谱具有能、高选择性、高灵敏度、分析速度快和应用范围广等特点,并对多组分有机混合物的定性、定量分析效果好。在气相色谱法中使用氢火焰离子化检测器(FID)对有机污染物进行定性和定量测定是较成熟的方法。

2、气相色谱/质谱联用分析技术(GC-MS):对采集的样品在GC内利用物质在两相中分配系数的微小差异进行分离,经过分离后的物质在MS内进行离子化,然后利用不同离子在电场或磁场的运动行为的不同,把离子按质荷比分开而得到质谱。通过样品的相关信息,可以得到样品的定性定量结果。

与GC法相比,GC-MS法除了具有高分离能力和准确的定性鉴定能力外,可以对未知样进行分析,还能够检测尚未分离的色谱峰,且灵敏度高,数据可靠。
3、在线VOC检测仪:VOCs在线检测仪主要有在线气相色谱仪、在线质谱仪、在线气质联用仪、在线PID和FID检测器、在线红外光谱仪、在线激光检测仪和在线差分光学吸收光谱仪等。
由于VOCs没有标准的检测方法,而且在线系统用于现场检测,而不同现场的挥发性有机物种类差异较大且相对稳定,故检测需求不同。因此需要根据自身的需求和各种检测仪器的特点选择合适的检测方法。
在线气相色谱仪可检测出已知挥发性有机物的浓度;在线质谱仪可同时实现挥发性有机物的定性和定量检测,但无法区分同分异构体;在线PID和FID检测器可得出VOCs的总量,且仪器体积较小;各种在线光谱仪检测范围宽,可适应各种工业场合应用。
4、便携式VOC检测仪:便携式VOC检测仪主要有便携式FID/PID检测器、便携红外分析仪、便携激光光谱仪、便携式气质联用仪等。


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